duminică, noiembrie 10, 2024

Calculator cuantic personal pentru 5000$

Bine, calculatorul acesta cuantic are doi qubiţi. Este sau nu primul calculator cuantic personal?

1. Ce este un calculator cuantic?

Calculatorul cuantic este o evoluţie firească a celui clasic. Într-un procesor clasic, unitatea de memorie este un bit clasic (0 sau 1) iar procesarea este serială. Dacă, de exemplu, calculatorul clasic trebuie să afle câte pisici se află într-un set de fotografii, acesta caută, pe rând, în fiecare dintre fotografii şi adună rezultatul. Timpul de căutare este lung, fiind proporţional cu numărul de fotografii.

Calculatorul cuantic se bazează pe proprietatea de superpoziţie cuantică, naturală obiectelor microscopice. Un electron, de exemplu, se află simultan în mai multe poziţii din spaţiu. Unitatea de memorie a calculatorului cuantic este un qubit, adică un bit ce poate fi simultan atât 0 cât şi 1.

Folosind această proprietate, în exemplul precedent, un calculator cuantic va căuta simultan pisicile din toate fotografiile. Indiferent de cate fotografii analizează, calculatorul cuantic o face în același timp, nu una cate una. Și așa va rezulta un timp mai scurt, care nu depinde (în principiu) de numărul de fotografii.

Numărul de procese care pot fi calculate în paralel se calculează din numărul de qubiţi. Un calculator cuantic cu N qubiţi va calcula simultan 2 la puterea N procese. Dacă are 3 qubiţi vor fi 2^3 qubiţi, adică 8 procese. Dacă are 300 de qubiţi, numărul de procese pe care le poate calcula simultan va fi 2 la puterea 300, care este un număr mai mare decât toţi atomii din Univers!

Această putere de calcul vine şi cu câteva dezavantaje. Astfel, calculatorul cuantic poate procesa în paralel doar un singur algoritm, nu mai multe. Nu vom avea rezultatul fiecărei procesări individuale (în exemplul nostru nu putem afla ce este în fiecare poză); putem doar combina rezultatele la final şi afla răspunsul la o singură întrebare (în câte poze se află pisica), iar acest răspuns nu este sigur, ci vine cu o anumită probabilitate de a greşi.

2. Ce este cu acest calculator cuantic de 5000$?

Este cel mai mic şi mai ieftin calculator cuantic şi va apărea la sfârşitul anului. Dar este şi cel mai puţin performant: are doar doi qubiţi. Asta înseamnă că poate procesa în paralel doar patru procese. Suficient pentru a face demonstraţii în şcoli (acolo unde va fi achiziţionat) folosind algoritmul Grover de căutare în baze de date.

 Compania chineză SpinQ, care îl va produce, a mai adus pe piaţă un calculator cuantic de 50.000$, tot personal, care însă cântărea 55 Kg. De ce sunt acestea mult mai ieftine decât calculatoarele cuantice standard, de la D-Wave şi IBM, care costă zeci de milioane de euro şi au zeci, sute și chiar mii de qubiţi? Tehnologia folosită.

Astfel, calculatoarele cuantice de la D-Wave şi IBM folosesc inele supraconductoare pentru a stoca şi procesa q-biţii. Acestea trebuie răcite la temperaturi de câteva grade Kelvin cu ajutorul heliului lichid, ceea ce face ca întreg calculatorul să arate ca un dulap voluminos.

Compania SpinQ a ales să stocheze q-biţii în spinii nucleelor de atomi, o tehnologie folosită la începutul anilor ‘90 pentru calculatoarele cuantice, dar abandonată între timp. O direcţie a spinului nuclear reprezintă bitul 1 şi cealaltă bitul 0. Desigur, nucleul trebuie adus într-o stare de superpoziţie cuantică, în aşa fel încât să fie simultan atât 1 cât şi 0.

Cercetătorii de la SpinQ au ales molecula de dimetil fosfonat, care ia forma unui lichid fără culoare la temperatura camerei. Mai multe molecule sunt captate cu ajutorul unui câmp magnetic iar apoi valoarea spinului este citită sau scrisă cu ajutorul unor pulsuri radio, într-o metodă asemănătoare celei folosite la aparatele medicale cu rezonanţă magnetică nucleară.

Pentru că semnalul de la o moleculă este foarte mic, se folosesc 10^15 molecule care formează împreună câteva picături de lichid, ce stau într-o capsulă aflată în câmpul magnetic. În plus, câmpul magnetic este ajustat în continuu, pentru a asigura uniformitatea sa. Lipsa de nevoie de răcire, modalitatea de scriere şi citire împreună cu numărul de doar 2 qubiţi fac ca în final noul calculator cuantic să fie mai mic şi mai ieftin.

3. Am intrat în era calculatoarelor cuantice personale?

Nu încă. La doar 2 qubiţi, acesta este doar un instrument util în şcoli. În plus, mulţi cercetători nu cred că această tehnologie este bună pentru a construi calculatoare cuantice cu mai mult de căteva zeci de qubiţi (de aceea calculatoarele cuantice mari folosesc tehnologii diferite).

Personal, cred că nu vom avea repede calculatoare cuantice pe biroul nostru. Cu apariţia reţelelor 5G și 6G va deveni posibil ca procesările de date să se facă aproape instantaneu, pe calculatoare cuantice mult mai performante, aflate la distanţe mari. Pe viitor, fiecare telefon mobil ar putea fi cuplat la interfaţa unui calculator cuantic performant, aflat undeva în fermele din zonele unde energia s-ar putea obține mai ieftin.

Simplu spus, pe viitor nu vom cumpăra calculatoare cuantice mai performante, ci vom cumpăra timp la calculatorul cuantic. Acestea vor rămâne în principal unealta cercetătorilor, acolo unde calculul cuantic ar putea aduce progrese mari în înţelegerea interacţiunilor dintre atomi, care sunt, în esenţă, cuantice. Înţelegerea câştigată va duce la progres în fizica materialelor şi la producerea de noi medicamente.

Pentru mai multe detalii și o istorie a calculatoarelor, va invit să urmăriți acest video:

Distribuie acest articol

7 COMENTARII

  1. Cel mai probabil primul QC mai performant (10^6 qubits) se va construi pe Luna. Vid, temperatura adecvata, energie solara ieftina etc. In plus, daca se revolta si vrea sa preia controlul, va fi mai usor de scos din priza:)

    • Completare: alt avantaj ar fi campul magnetic aproape inexistent(<0.2nT) si gravitatia redusa ( daca e adevarat ca campul gravific decohera)

  2. Asteptam pana va costa 500 $ , vom avea curentul necesar pt folosirea lor si vor ajunge moristile de vant si panourile solare ?

  3. Salut,
    Am citit pe wiki despre qubit :https://en.wikipedia.org/wiki/Qubit
    si revenind la „pisica lui Schrodinger” stim ca in momentul in care se face observarea/masuratoarea avem
    cu certitudine 0 ori (exclusiv) 1 -masurat relativ la un sistem ortogonal de referinta.
    Acum sa ne gandim la reprezentarea prin spatii vectoriale sau echivalent la reprezentarea prin sfera Bloch
    ne inchipuim ca qubit-ul are o multime de meta-stari(stari pseudo/imaginare/neobservabile dar purtatoare de informatie).
    Te rog corecteaza-ma daca am gresit ceva sau undeva pana aici.
    Acum vine intrebarea mea ?
    Ce ne face sa credem ca meta-starile sunt echipotentiale din punct de vedere probabilistic?
    Multumesc anticiapat pentru raspuns.

LĂSAȚI UN MESAJ

Vă rugăm să introduceți comentariul dvs.!
Introduceți aici numele dvs.

Autor

Cristian Presura
Cristian Presurahttps://www.facebook.com/stiintaclub
Fizician, cercetator la compania Philips, Olanda (canal youtube) Autor al lucrarii "Fizica Povestita", aparuta la editura Humanitas in anul 2014. Absolvent al facultatilor de electrotehnica si de fizica, Cristi a obtinut doctoratul in fizica la Universitatea Groningen, Olanda, in anul 2002, unde a caracterizat proprietatile optice ale sistemelor corelate de electroni. Rezultatele sale s-au concretizat in lucrari publicate in reviste de specialitate: Physical Review Letters si Science. In prezent este cercetator la compania Philips, Olanda, unde s-a specializat in domeniul senzorilor medicali. Impreuna cu echipa sa, a inventat si introdus pe piata primul ceas capabil sa masoare pulsul sportivilor, numai pe baza senzorilor optici. A publicat mai multe zeci de lucrari si brevete de inventie. Este membru al asociatiei cercetatorilor romani Ad Astra. In fiecare zi, Cristi descrie, pe scurt, cate o stire din stiinta, pe pagina sa de Facebook: https://www.facebook.com/presura

Sprijiniți proiectul Contributors.ro

Carti

 

 

Nexus – Scurta istorie a retelelor informationale

Scurtă istorie a rețelelor informaționale din epoca de piatră până la IA
Editura Polirom, 2024, colecția „Historia”, traducere de Ioana Aneci și Adrian Șerban
Ediție cartonată
Disponibil pe www.polirom.ro și în librării din 27 septembrie 2024

 

Carti noi

Definiția actuală a schimbării climei“ a devenit un eufemism pentru emisiile de CO2 din era post-revoluției industriale, emisii care au condus la reificarea și fetișizarea temperaturii medii globale ca indicator al evoluției climei. Fără a proceda la o „reducție climatică“, prin care orice eveniment meteo neobișnuit din ultimul secol este atribuit automat emisiilor umane de gaze cu efect de seră, cartea de față arată că pe tabla de șah climatic joacă mai multe piese, nu doar combustibilii fosili. Cumpără cartea de aici.

Carti noi

 

Carte recomandata

Ediția a II-a adăugită.

„Miza războiului purtat de Putin împotriva vecinului său de la vest este mai mare decât destinul Ucrainei, echilibrul regional sau chiar cel european. De felul în care se va sfârși acest conflict depinde menținerea actualei ordini internaționale sau abandonarea ei, cu consecințe imprevizibile asupra întregii lumi pe termen mediu și lung. E o bătălie între democrație și dictatură, între regimurile liberale și cele autoritare... Cumpara volumul de aici

Pagini

Esential HotNews

contributors.ro

Contributors.ro este intr-o permanenta cautare de autori care pot da valoare adaugata dezbaterii publice. Semnaturile noi sunt binevenite cata vreme respecta regulile de baza ale site-ului. Incurajam dezbaterea relaxata, bazata pe forta argumentelor.
Contact: editor[at]contributors.ro